Simulação dinâmica – Hourly Analysis Program

A simulação dinâmica é feita através de modelos computacionais que simulam as condições e o comportamento energético de um edifício. O programa de simulação dinâmica utlizado durante o estágio foi o HAP – Hourly Analysis Program e como tal serão explicados alguns factores de funcionamento do mesmo. Este programa ajuda na concepção de sistemas de AVAC e no dimensionamento dos seus componentes através de análises energéticas, cálculos de cargas, cálculo de caudais necessários, relatórios finais onde se podem observar todos os valores calculados, entre outros. Desta forma torna-se possível analisar várias opções e os seus resultados antes de se proceder a qualquer tipo de implementação. Existem vários menus de introdução de informação neste programa que serão descritos de uma forma sucinta seguidamente.

19 Condições meteorológicas

Neste subcapítulo introduzem-se os dados de temperatura, humidade e radiação solar a que o edifício está sujeito ao longo do ano de um determinado local. Estes dados são importantes pois são usados para simular o comportamento das cargas térmicas do edifício e o desempenho dos sistemas de AVAC, anualmente. Existe também um calendário onde se define a sequência de dias e os feriados existentes. A determinação destes factores é importante uma vez que as cargas térmicas internas estão intimamente ligadas à actividade humana existente, sendo essa actividade variável conforme o dia da semana e a existência de feriados. Outra condição que evidencia esta importância é que o desempenho térmico num dia tem influência no desempenho térmico no dia ou dias seguintes, fenómeno este que é comtemplado na simulação por esta ser dinâmica.

Condições dos espaços

Neste programa considera-se um espaço como sendo uma região de um edifício composta por um ou mais elementos que transmitem calor e por um ou mais terminais de distribuição de ar. Geralmente um espaço representa apenas uma sala, mas é possível defini-lo como sendo um grupo de salas ou mesmo um edifício inteiro, dependendo da aplicação necessária. Todos os elementos que influenciam a transferência de calor têm de ser contabilizados de forma a definir cada espaço. Esses elementos são paredes, janelas, portas, telhados, clarabóias, pavimentos, ocupantes, iluminação, equipamento eléctrico, fontes de calor variadas, infiltração e divisórias. É também necessária a introdução de horários que definam os momentos em que existem cargas térmicas internas.

O próprio programa tem uma biblioteca com os seguintes parâmetros relacionados com os espaços: horários, paredes, telhados, janelas, portas e sombreamento. É nesta biblioteca que são introduzidos os valores de espessura, densidade, calor específico, coeficiente global de transmissão térmica, entre outros. Assim que estes parâmetros estejam preenchidos é possível, no painel de cada espaço, adicionar o número pretendido de cada componente, assim como a sua orientação no edifício [21].

20

Condições dos sistemas

Um sistema de climatização é composto pelo controlo e equipamentos que fornecem aquecimento e/ou arrefecimento a uma ou várias zonas de um edifício. Essas zonas são grupos de espaços que possuem apenas um controlo termostático. Para se definir um sistema é necessário definir uma série de parâmetros que serão explicados seguidamente.

Os parâmetros gerais incluem o nome do sistema, a classificação do equipamento, o tipo de sistema e o número de zonas. Na classificação do equipamento existem várias hipóteses como por exemplo unidades de tratamento de ar a água gelada, bombas de calor, sistemas VRF (variable refrigerant flow – volume de refrigerante variável) ou unidades rooftop. O tipo de sistema varia conforme o equipamento escolhido e pode ser “single zone CAV” (constant air volume), “multizone CAV”, “4 pipe induction”, entre outros [33].

Nos componentes do sistema encontram-se todos os componentes possíveis de incluir no sistema escolhido. Após terem sido escolhidos todos os componentes necessários prossegue-se à colocação dos valores inerentes aos mesmos, tais como temperaturas, tipo de ventilador, eficiência do mesmo e humidade mínima e/ou máxima. Algumas opções disponíveis de seleccionamento podem ser: ventilação do ar, serpentina de pré-arrefecimento, humidificador, serpentina de arrefecimento, ventilador de insuflação, entre outros [33].

Nos componentes das zonas são seleccionados os espaços que fazem parte de cada zona, os parâmetros de temperatura, as características das unidades terminais e das unidades de aquecimento suplementares. Todos estes parâmetros podem ser escolhidos para cada zona de forma individual ou para todas as zonas em simultâneo. Nos termostatos definem-se as temperaturas para aquecimento e arrefecimento nos períodos ocupados e não ocupados. Estes valores são relevantes já que o sistema pode funcionar tanto para ventilar e condicionar o edifício (ocupado) como apenas para garantir as condições mínimas conforme necessário (desocupado) [33].

No cálculo de dimensionamento de equipamentos existe a opção “computer-generated”, na qual é o próprio programa que faz o dimensionamento, e a opção “user-defined”, que permite a introdução directa de valores pelo utilizador. É também necessária a introdução de valores de factores de segurança, bem como as diferenças de temperatura da água arrefecida e aquecida utilizada nas serpentinas de arrefecimento e aquecimento do sistema.

21 Neste programa existe também a opção de dimensionar centrais térmicas. Neste caso, uma central térmicaé o conjunto do equipamento e do seu controlo que fornece água arrefecida às serpentinas de arrefecimento, água aquecida ou vapor às serpentinas de aquecimento, ou água arrefecida e aquecida em simultâneo, a um ou mais sistemas. É então preciso escolher o tipo de equipamento e quais os sistemas a que o mesmo está associado. Dependendo da escolha do utilizador, pode também ser necessária a introdução de outros dados relativos ao equipamento escolhido, como por exemplo a definição da distribuição hidráulica, ou a eficiência e controlo das bombas de água [33].

A partir do momento em que todos os campos estão seleccionados e preenchidos, torna-se possível fazer vários tipos de relatórios, que fornecem diferente informação conforme o pretendido. É através desta informação detalhada que, após uma análise da mesma, se seleccionam os equipamentos mais adequados a cada sistema. Torna-se assim possível a realização de vários estudos, tanto em relação a novos projectos como na investigação de problemas ou melhorias de projectos já existentes.

Existem ainda mais situações, escolhas e hipóteses possíveis de inserir neste programa. No entanto, tal como mencionado inicialmente neste capitulo, esta informação foi dada muito sucintamente, por forma a abranger a maior parte dos componentes deste programa. Desta forma, existem alguns parâmetros que não foram mencionados e/ou desenvolvidos dado a não utilização dos mesmos durante o estágio em questão.

22

23

3 Conceitos de projecto